SEALE型钢丝绳各主要参数对其结构及力学性能的影响研究

发布时间：2017-08-29 16:09

  本文关键词：SEALE型钢丝绳各主要参数对其结构及力学性能的影响研究

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【摘要】：SEALE型钢丝绳的三维模型结构复杂,参数众多。分析钢丝绳的力学模型及其在不同参数下的力学性能,可以为钢丝绳的设计和优化提供理论基础,为钢丝绳的生产加工、安全检测提供技术指导,主要工作如下:1.通过推导钢丝绳中钢丝的母线参数方程,建立了直线段钢丝绳和绕滚轮弯曲类钢丝绳的UG实体,包括:单股钢丝绳、IWRC钢丝绳、SEALE型钢丝绳、弯曲的IWRC钢丝绳及瓦林吞类型钢丝绳,为有限元分析提供了实体模型。2.通过对SEALE股主要参数的分析,研究了钢丝绳中同层侧丝或者同层侧股之间不能相互接触的限制性条件,并推导了SEALE股最外两层侧丝之间的几何关系式,利用拟合函数把SEALE股的主要参数拟合成多项式,解决了SEALE股中钢丝螺旋捻制后尾部出现的干涉问题。3.通过对SEALE型钢丝绳的力学分析,推导了各个钢丝应变之间的关系及载荷的大小,将SEALE股的力学模型引入Costello理论中,钢丝绳扭转应变、拉伸应变与载荷之间的关系从IWRC钢丝绳扩展到SEALE型钢丝绳。经过Matlab运算获得了SEALE型钢丝绳每根钢丝所受的载荷,并得到拉伸应变及扭转应变的四个系数随中心股侧丝捻角变化的规律曲线。4.采用有限元分析方法,计算了单股钢丝绳受载后的力学响应,将中心丝接触应力有限元结果与理论计算结果对比,验证了钢丝绳有限元模型的有效性,得出危险点为侧丝与侧丝受载后相接触点处;对应力结果进行应力分类研究,并根据数据点拟合出弯曲应力、峰值应力、张力与弯矩的合应力及总应力的规律曲线;通过钢丝绳接触线的参数方程对单股钢丝绳线接触的地方进行了网格细化,能解决复杂钢丝绳计算量大的问题;研究了主要参数对单股钢丝绳力学性能影响的变化规律。对IWRC钢丝绳、SEALE型钢丝绳有限元分析,分析受载后钢丝绳实体和截面的力学响应,获得该两类钢丝绳截面第三强度理论应力及切应力的分布规律,根据有限元结果得出危险点的位置。
【关键词】：钢丝绳 参数方程 力学响应 力学性能 有限元
【学位授予单位】：五邑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG356.45
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 课题来源9
• 1.2 课题研究背景9-12
• 1.2.1 课题的研究背景9-11
• 1.2.2 课题的研究目的11
• 1.2.3 课题的研究意义11-12
• 1.3 国内外研究现状12-17
• 1.3.1 国内钢丝绳研究现状12-15
• 1.3.2 国外钢丝绳研究现状15-17
• 1.4 研究内容及思路17-19
• 第2章 钢丝绳数学模型的建立19-33
• 2.1 钢丝的结构分析19-20
• 2.1.1 钢丝绳的结构特点19-20
• 2.1.2 钢丝绳的主要参数20
• 2.2 钢丝绳中钢丝母线的参数方程20-26
• 2.2.1 直线段钢丝绳中钢丝母线的参数方程20-22
• 2.2.2 绕滚轮弯曲钢丝绳母线的参数方程22-26
• 2.3 钢丝绳的三维实体建模26-30
• 2.3.1 线接触钢丝绳的特点26-27
• 2.3.2 SEALE型钢丝绳的规律曲线27-28
• 2.3.3 弯曲段钢丝绳的规律曲线28
• 2.3.4 钢丝绳三维实体28-30
• 2.4 瓦林吞类型钢丝绳30-32
• 2.4.1 瓦林吞类型钢丝绳的结构特点30
• 2.4.2 瓦林吞类型钢丝绳数学模型30-31
• 2.4.3 瓦林吞类型钢丝绳实体模型31-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第3章 SEALE型钢丝绳的参数分析33-41
• 3.1 SEALE型钢丝绳的结构特点33-34
• 3.2 SEALE股的几何特点34-35
• 3.3 SEALE股主要参数的拟合分析35-40
• 3.3.1 钢丝绳不接触的约束条件35
• 3.3.2 SEALE股中第二层侧丝螺旋半径与捻角关系的拟合分析35-37
• 3.3.3 SEALE股侧丝间捻角关系的拟合分析37-38
• 3.3.4 SEALE股中侧丝的螺旋半径之比与捻角关系的拟合分析38-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第4章 SEALE型钢丝绳的力学分析41-51
• 4.1 钢丝绳的内力分析41
• 4.2 钢丝绳变形与受载之间的关系分析41-46
• 4.2.1 中心股的力学模型42-43
• 4.2.2 第一层股载荷的力学模型43-44
• 4.2.3 SEALE股的力学模型44-46
• 4.2.4 载荷与应变之间的关系46
• 4.3 基于SEALE型钢丝绳载荷与各个参数的MATLAB运算46-49
• 4.3.1 中心股的参数计算46-47
• 4.3.2 第一层股的参数计算47-48
• 4.3.3 第二层股的参数计算48-49
• 4.3.4 IWRC钢丝绳的参数计算49
• 4.3.5 SEALE型钢丝绳的参数计算49
• 4.4 SEALE型钢丝绳主要参数对四个系数的影响49-50
• 4.5 本章小结50-51
• 第5章 钢丝绳的力学性能分析51-73
• 5.1 单股钢丝绳有限元分析51-67
• 5.1.1 单股钢丝绳有限元分析前处理51-53
• 5.1.2 单股钢丝绳中心丝与侧丝理论接触应力计算53
• 5.1.3 单股钢丝绳接触线处网格细化53-55
• 5.1.4 单股钢丝绳实体结果分析55-57
• 5.1.5 单股钢丝绳截面的力学性能分析57
• 5.1.6 单股钢丝绳截面径向有限元分析57-66
• 5.1.7 单股钢丝绳主要参数对其力学性能的影响66-67
• 5.2 IWRC钢丝绳有限元分析67-69
• 5.2.1 IWRC钢丝绳实体分析67-68
• 5.2.2 IWRC钢丝绳截面的力学性能分析68-69
• 5.3 SEALE型钢丝绳的力学性能分析69-72
• 5.3.1 SEALE型钢丝绳前处理69-70
• 5.3.2 SEALE型钢丝绳实体有限元结果70-71
• 5.3.3 SEALE型钢丝绳截面的力学性能分析71-72
• 5.4 本章小结72-73
• 结论与展望73-75
• 1 结论73-74
• 2 展望74-75
• 参考文献75-78
• 攻读硕士期间发表论文78-79
• 致谢79

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1 孙土贵;SEALE型钢丝绳各主要参数对其结构及力学性能的影响研究[D];五邑大学;2016年

2 Zacharia Francis;[D];东北师范大学;2011年

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本文编号：754196